近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強(qiáng)磁場中心王俊峰研究員團(tuán)隊開發(fā)出新型3D生物打印復(fù)合材料，用于組織工程修復(fù)領(lǐng)域，并取得了系列研究進(jìn)展。相關(guān)成果日前發(fā)表在國際期刊《材料與設(shè)計》和《國際生物大分子雜志》上。

生物硼基玻璃（BBG）是一種生物活性材料，在骨組織修復(fù)和再生醫(yī)學(xué)中已有廣泛應(yīng)用，在3D生物打印材料中的應(yīng)用展現(xiàn)出巨大潛力。在骨組織修復(fù)中，研究團(tuán)隊利用BBG的獨特理化特性，結(jié)合生物支架體單元設(shè)計了含有不同BBG含量的定制復(fù)合材料，并通過選擇性激光燒結(jié)技術(shù)3D打印出高質(zhì)量的骨缺損修復(fù)支架。實驗結(jié)果表明，BBG的加入顯著改善了支架的綜合性能，包括適宜的孔隙率、機(jī)械強(qiáng)度、親水性、體外降解速率、細(xì)胞相容性、成骨分化能力及體內(nèi)成骨和血管生成的生物學(xué)性能。

在軟組織修復(fù)中，基于對BBG的特殊內(nèi)外生物礦化特性的深入研究，團(tuán)隊將BBG顆粒引入海藻酸鈉中，構(gòu)建了高精度3D打印的BBG-SA生物墨水。研究表明，BBG與海藻酸鈉結(jié)合后，能夠有效誘導(dǎo)降解并釋放鈣離子，啟動海藻酸鈉的內(nèi)部凝膠化過程。同時，作為填料，BBG還解決了進(jìn)行外部交聯(lián)時造成的凝膠化不均勻和顯著收縮問題。通過擠出式3D打印技術(shù)，團(tuán)隊設(shè)計了含有不同BBG含量的3D打印水凝膠復(fù)合支架，其表現(xiàn)出最佳的可打印性、打印精度和成型收縮，展示了在組織工程3D生物打印中的應(yīng)用潛力。

研究還表明，這些新型生物墨水還展現(xiàn)出優(yōu)異的生物相容性，增強(qiáng)了MC3T3-E1細(xì)胞在支架表面的黏附和增殖，并促進(jìn)了軟組織相關(guān)基因和蛋白質(zhì)的表達(dá)。